NL192634C - Stralingsmeetsonde voor contactloze, van emissiegraad onafhankelijke temperatuurmeting. - Google Patents

Description

1 192634

Stralingsmeetsonde voor contactloze, van emissiegraad onafhankelijke temperatuurmeting

De uitvinding heeft betrekking op een stralingsmeetsonde voor de contactloze, van emissiegraad onafhankelijke temperatuurmeting van het oppervlak van voorwerpen, 5 a) met een meetsondehuis, waarvan de naar het te meten voorwerp toegekeerde zijde is uitgevoerd als scherm; b) waarbij het scherm een opening heeft, waar doorheen de van het voorwerp uitgaande straling op een thermisch geïsoleerde in het sondehuis aangebrachte stralingsontvanger valt; c) waarbij het sondehuis is uitgerust met een regelbare verwarming, waarmee de temperatuur van het 10 sondehuis inclusief scherm kan worden aangepast aan de temperatuur van de stralingsontvanger; d) waarbij het scherm met zijn naar het voorwerp toegekeerde zijde aan de oppetvlakte daarvan is aangepast, waarbij deze zijde is gezwart.

Een dergelijke stralingsmeetsonde is bekend uit het Americaanse octrooischrift 2.837.917. In figuur 9 van deze tegenhouding is weliswaar de bodem van het sondehuis uitgevoerd als holle spiegel (113) en als 15 zodanig reflecterend. Een ontkoppeling ten opzichte van straling van de stralingsontvanger (114) wordt evenwel niet daardoor verkregen, aangezien deze bodem slechts een fraktie van de binnenwanden uitmaakt en de zijwanden zonder speciale behandeling een hoge emissie bezitten. Dit bemoeilijkt de nauwkeurige meting in het onderste temperatuurgebied bij voorwerpen met een lage emissiegraad, die met behulp van de uitvinding moet kunnen worden opgevangen.

20 Een dergelijke stralingsmeetsonde is voorts bekend uit het tijdschrift "Metall”, 26e jaargang, april 1972, Heft 4, blz. 342-346. Daarbij heeft het scherm de vorm van een holle, gepolijste, over het meetvoorwerp gestulpte halve bol, die in het zenith de opening voor het doortreden van de straling naar een meetsonde vertoont. De halve bol is uitgerust met een warmtewikkeling en een thermo-element, waarbij de temperatuur van de halve bol kan worden gelijk gemaakt aan de door de meetsonde aangegeven temperatuur; indien de 25 beide temperatuuraanwijzingen overeenstemmen, correspondeert de betreffende waarde met de te meten temperatuur van het voorwerp (zie figuur 2 op blz. 343 met bijbehorende tekst). De halve bol vereist evenwel een relatief grote afstand tussen voorwerp en meetsonde, zodat temperaturen beneden 200°C niet meer met voldoende nauwkeurigheid kunnen worden gemeten.

Aan de uitvinding ligt nu het doel ten grondslag een stralingssonde van de in de aanhef genoemde soort 30 zodanig te modificeren, dat hiermee ook de oppervlaktetemperatuur van voorwerpen tussen kamertemperatuur en ongeveer 200°C in onafhankelijkheid van de emissiegraad met grote nauwkeurigheid kan worden gemeten.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt door een inrichting zoals in de aanhef omschreven met het kenmerk, 35 e) dat stralingsontvanger ten opzichte van straling ontkoppeld is van het meetsondehuis, doordat de stralingsontvanger omgevende binnenwanden van het sondehuis allemaal sterk reflecterend zijn gemaakt.

Door de aanpassing van het scherm aan de geometrie van het te meten voorwerp kan de afstand tot de stralingsontvanger relatief kort worden gehouden, zodat de gemeten stralingsintensiteit corresponderend hoog is. De zwarting van de naar het voorwerp toegekeerde zijde van het scherm en de kleine afstand tot 40 het meetobject zorgen ervoor, dat storende omgevingsstraling volledig wordt geabsorbeerd, alvorens deze in het stralingsgevoelige gebied van de meetsonde aankomt, terwijl de sterk reflecterende binnenwanden van het, de stralingsontvanger omgevende sondehuis een terugkoppeling van de straling tussen dit laatste en de thermisch geïsoleerd aangebrachte stralingsontvanger in verregaande mate verhindert.

De uitvinding is in het bijzonder geschikt voor de meting van de oppervlaktetemperatuur van bewegende, 45 metallische voorwerpen zoals rotoren, assen, enz. die een kleine emissiegraad hebben. De sonde werkt nagenoeg onafhankelijk van de waarde van de emissiegraad van het oppervlak van het te meten voorwerp.

Een uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding zal in het volgende nader worden toegelicht aan de hand van de tekening:

De tekening toont schematisch in doorsnee een stralingsmeetsonde en een roterende, metallische 50 cilinder, waarvan de oppervlaktetemperatuur moet worden gemeten.

Het sondehuis bestaat uit een scherm 1 en een sokkel 2.

Het scherm 1 is met zijn naar de cilinder 3 toegekeerde zijde uitgevoerd als een gezwarte, cilindrische schaal 1a, die tussen zichzelf en het oppervlak 3a van de cilinder 3 een smalle ringspleet 4 openlaat. Het scherm 1 vertoont in het midden van de schaal 1a een sleufvormige opening 1 b, waardoor de van het 55 oppervlak 3a uitgaande warmtestraling doortreedt, teneinde op de middelste strook 5a van een als stralingsontvanger dienende thermozuil 5 in het inwendige van het sondehuis 1, 2 te vallen. De referentie-strook 5b van de thermozuil 5 ligt in een tegen de warmtestraling afgeschermd gebied; deze is via de

Claims (1)

1. ïyzöM 2 thermozuilgrondplaat 5c goed warmtegeleidend verbonden met het sondehuis 1, 2, terwijl de warmtegelei-ding tussen de stroken 5a en 5b laag is. Indien beide stroken verschillende temperaturen hebben, vloeit daaruit een thermospanning ΔΤ voort, die gebruikt wordt voor het regelen (regelaar R) van een elektrische verwarming (verwarmingsspoel 6) van het sondehuis 1,2. Het warmtevermogen wordt nu zodanig 5 ingeregeld, dat de thermospanning ΔΤ verdwijnt. Bij deze bedrijfstoestand correspondeert de met een temperatuurtaster 7 aan het metallische sondehuis 1, 2 gemeten temperatuur T met de te bepalen temperatuur aan het oppervlak 3a van de cilinder 3. De breedte van de ringspleet 4, dat wil dus zeggen de afstand tussen scherm 1 en cilinder 3, is zodanig gekozen, dat storende omgevingsstraling van buiten meervoudig wordt gereflecteerd en daarbij door de 10 gezwarte schaal 1a volledig geabsorbeerd. De de thermozuil 5 omgevende wanden 1c, 5d in het inwendige van het sondehuis 1, 2 zijn door een vergulding sterk reflecterend gemaakt, waarbij een stralings-terugkoppeling tussen meetstrook 5a van de thermozuil 5 en het sondehuis 1, 2 (als gevolg van de lage emissie) wordt vermeden. Het scherm 1 en de sokkel 2 zijn losneembaar met elkaar verbonden. De aanpassing aan verschillende 15 geometrieën van de te meten voorwerpen kan daarom het scherm 1 voor andere, aan de betreffende oppervlaktevorm van de voorwerpen aangepaste schermen worden verwisseld. Metingen met de in het voorgaande beschreven stralingsmeetsonde gaven ook bij blanke, metallische oppervlakken met corresponderend lage emissiegraad slechts afwijkingen van ongeveer 0,5°C in vergelijking met direkte thermo-element-metingen in een gebied tussen kamertemperatuur en ongeveer 200°C. 20 Stralingsmeetsonde voor de contactloze, van emissiegraad onafhankelijke temperatuurmeting van het 25 oppervlak van voorwerpen, a. met een meetsondehuis, waarvan de naar het te meten voorwerp toegekeerde zijde is uitgevoerd als scherm; b. waarbij het scherm een opening heeft, waar doorheen de van het voorwerp uitgaande straling op een thermisch geïsoleerde in het sondehuis aangebrachte stralingsontvanger valt; 30 c. waarbij het sondehuis is uitgerust met een regelbare verwarming, waarmee de temperatuur van het sondehuis inclusief scherm kan worden aangepast aan de temperatuur van de stralingsontvanger, d. waarbij het scherm met zijn naar het voorwerp toegekeerde zijde aan de oppervlaktevorm daarvan is aangepast, waarbij deze zijde is gezwart; met het kenmerk, e. dat de stralingsontvanger (5a) ten opzichte van straling ontkoppeld is van het meetsondehuis (1, 2), 35 doordat de de stralingsontvanger (5a) omgevende binnenwanden (1c, 5d) van het sondehuis allemaal (1, 2) sterk reflecterend zijn gemaakt. Hierbij 1 blad tekening