DE1158726B

DE1158726B - Device for temperature measurement

Info

Publication number: DE1158726B
Application number: DEP26647A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans Jakob
Original assignee: Phywe AG
Current assignee: Phywe AG
Priority date: 1961-02-23
Filing date: 1961-02-23
Publication date: 1963-12-05

Description

Einrichtung zur Temperaturmessung Die Erfindung befaßt sich mit einer neuartigen Einrichtung zur Messung der Temperatur an sich bewegenden Körpern, welche einem normalen Temperaturfühler nicht zugänglich sind, insbesondere zur Messung der Temperatur von mit Zentrifugenrotoren sich bewegenden Meßzellen.Device for measuring temperature The invention is concerned with a novel device for measuring the temperature of moving bodies, which are not accessible to a normal temperature sensor, especially for measurement the temperature of measuring cells moving with centrifuge rotors.

Es ist bekannt, daß die Messung der Temperatur von sich bewegenden Gegenständen, z. B. von rotierenden Maschinenteilen, rotierenden Meßzellen u. dgl., erhebliche technische Schwierigkeiten bereitet, da solche Teile mit einem normalen Thermometer nicht in Berührung gebracht werden können. Die an sich einfache Messung der Wärmestrahlung als Maß für die Temperatur des rotierenden Körpers scheidet in den meisten Fällen aus, da die Meßgenauigkeit bei niedrigen Temperaturen sehr gering ist, weil die Änderung der Wärmestrahlung mit der Temperatur in Bereichen niedriger und mittlerer Temperaturen, d. h. unter etwa 300° C, nur sehr klein ist.It is known that measuring the temperature of moving Objects, e.g. B. of rotating machine parts, rotating measuring cells and the like., causes considerable technical difficulties, since such parts with a normal Thermometer cannot be brought into contact. The in itself simple measurement the thermal radiation as a measure of the temperature of the rotating body is divided into in most cases, since the measurement accuracy is very low at low temperatures is because the change in thermal radiation with temperature is lower in areas and medium temperatures, d. H. below about 300 ° C, is only very small.

Man hat weiter versucht, die Temperatur sich bewegender Körper auf elektrischem Wege zu messen. Diese Methode erfordert, daß der sich bewegende Körper mit einem temperaturempfindlichen Fühler, z. B. einem NTC-Widerstand, verbunden werden muß, dessen Widerstandsänderung in Abhängigkeit von der Temperatur außerhalb des Meßobjektes in einer elektrischen Brückenschaltung bestimmt wird. Eine solche Meßmethode liefert sehr genaue Temperaturwerte. Ihr Nachteil aber liegt darin, daß die Temperaturfühler über Gleit- oder Flüssigkeitskontakte mit der Meßbrücke verbunden werden müssen. Es ist aber bekannt, daß die Konstanz und Zuverlässigkeit solcher Kontakte nicht die beste ist und daß daher die Meßwerte mit unkontrollierbaren Fehlern behaftet sein können. Es ist daher angestrebt worden, die geschilderten Nachteile durch ein Meßverfahren zu ersetzen, bei welchem, ähnlich wie bei der Strahlungsmessung, keine körperliche Verbindung des im sich bewegenden Gegenstand befindlichen Temperaturfühlers mit der Meßvorrichtung notwendig ist.Attempts have continued to raise the temperature of moving bodies electrical way to measure. This method requires the body to move with a temperature-sensitive sensor, e.g. B. an NTC resistor connected must be, whose resistance change as a function of the temperature outside of the test object is determined in an electrical bridge circuit. Such The measuring method provides very precise temperature values. Their disadvantage, however, is that the temperature sensors are connected to the measuring bridge via sliding or liquid contacts Need to become. But it is known that the constancy and reliability of such Contacts is not the best and that therefore the readings with uncontrollable errors can be afflicted. The aim has therefore been to overcome the disadvantages outlined to be replaced by a measuring method in which, similar to radiation measurement, no physical connection to the temperature sensor in the moving object with the measuring device is necessary.

Ein solches Verfahren ist bei der Messung der Rotortemperatur einer Ultrazentrifuge bereits angewandt worden. Bei ihm wird die Temperatur des flüssigen Inhalts einer im Rotor befindlichen Meßzelle auf interferometrischem Weg bestimmt. Dieses Verfahren liefert sehr genaue Meßwerte, erfordert aber einen komplizierten, gegen äußere Einflüsse außerordentlich empfindlichen technischen Aufbau, so daß es sich in der Praxis nicht durchsetzen konnte.One such method is when measuring rotor temperature Ultracentrifuge has already been used. With him the temperature of the liquid Contents of a measuring cell located in the rotor determined by interferometric means. This method delivers very precise measured values, but requires a complicated, extremely sensitive technical structure to external influences, so that it could not prevail in practice.

Es ist weiter bekannt, daß es Stoffe gibt, welche bei einer bestimmten Temperatur ihre Farbe ändern. Dabei gibt es solche, bei denen diese Änderung reversibel, andere, bei der sie irreversibel ist. Für die mit der Erfindung angestrebte kontinuierliche Temperaturmessung scheiden Stoffe, bei denen die Änderung ihrer Farbe. irreversibel erfolgt, von vornherein aus. Die bisher bekannten Stoffe mit reversibler Farbänderung sind aber für den vorliegenden Zweck nicht brauchbar, da der Temperaturkoeffizient der Farbänderung viel zu klein ist.It is also known that there are substances which with a certain Temperature change color. There are those in which this change is reversible, others where it is irreversible. For the continuous one aimed at by the invention Temperature measurement separate substances that change their color. irreversible takes place from the start. The previously known fabrics with reversible color change but cannot be used for the present purpose because the temperature coefficient the color change is much too small.

Es sind weiter chemische Stoffe bekannt, welche bei einer bestimmten Temperatur reversibel aus dem Sol- in den Gelzustand oder umgekehrt aus dem Gelin den Solzustand übergehen. Solche Stoffe erlauben nur die Feststellung einer einzigen Temperatur und nicht eine Messung in einem Temperaturbereich.There are also chemical substances known, which at a certain Temperature reversible from the sol to the gel state or vice versa from the gelin pass the sol state. Such substances only allow the detection of a single one Temperature and not a measurement in a temperature range.

Alle geschilderten Nachteile lassen sich umgehen, wenn man als Temperaturfühler ein an sich bekanntes, in der Literatur als Christiansenfilter oder Dispersionsfilter bezeichnetes Filter benutzt. Die Durchlaßfrequenz solcher Filter ist außerordentlich temperaturabhängig, was bei der bisherigen Verwendung dieser Filter lediglich als Nachteil gewertet wurde. Mit einem solchen Filter lassen sich Temperaturen mit einer sehr hohen Meßgenauigkeit bestimmen. Derartige Filter sind bisher nur als Monochromator verwendet worden. Sie bestehen aus einer festen Phase und einer flüssigen Phase, wobei die feste Phase nur einen geringen Temperaturkoeffizienten aufweist, während der Temperaturkoeffizient der flüssigen Phase groß ist.All of the disadvantages outlined can be avoided if one is used as a temperature sensor a known per se, in the literature as a Christiansen filter or dispersion filter designated filter is used. The pass frequency of such filters is extraordinary temperature-dependent, which in the previous use of this filter only as Disadvantage was rated. With such a filter, temperatures with a very high measuring accuracy. Such filters are currently only available as a monochromator been used. They consist of a solid phase and a liquid phase, wherein the solid phase has only a low temperature coefficient, while the temperature coefficient of the liquid phase is large.

Es hat sich gezeigt, daß mit einem solchen Christiansenfilter sich Temperaturen mit einer Genauigkeit von besser als 1'% des Meßintervalls bestimmen lassen.It has been shown that with such a Christiansen filter Determine temperatures with an accuracy of better than 1% of the measuring interval permit.

Ein solches Filter besteht z. B. aus einer Mischung von grobkörnigem Glaspulver mit Methylbenzonat. In der Tabelle sind als Beispiel die von einem derartigen Filter durchgelassenen Wellenlängen in Abhängigkeit von der Temperatur des Filters angegeben. Temperatur n. (o C) (nm) 13,8 680 22,6 570 32,1 500 45,5 440 Der bei sich bewegenden Meßzellen, insbesondere solchen, die in Zentrifugen rotieren, im Filter auftretende Druekeinfluß auf die von dem Filter durchgelassene Wellenlänge läßt sich nach derselben Methode wie die Temperatur messen und bei der Temperaturmessung berücksichtigen.Such a filter consists e.g. B. from a mixture of coarse-grained glass powder with methyl benzonate. As an example, the table shows the wavelengths transmitted by such a filter as a function of the temperature of the filter. Temperature n. (o C) (nm) 13.8 680 22.6 570 32.1 500 45.5 440 The pressure influence that occurs in the filter with moving measuring cells, especially those that rotate in centrifuges, on the wavelength passed by the filter can be measured by the same method as the temperature and taken into account in the temperature measurement.

Die Erfindung besteht daher in der Verwendung eines in der Optik als »Christiansenfilter« bekannten Dispersionsfilters als Temperaturfühler zur Messung kontinuierlich veränderlicher Temperaturmeßwerte. Die Messung der Temperatur geschieht nach der Erfindung dadurch, daß die mit der Temperatur veränderliche Durchlaßfrequenz als Maß für die Temperatur gemessen wird, wobei als Frequenzmesser ein Spektrometer dient.The invention therefore consists in the use of one in optics as a "Christiansen filter" known dispersion filter as a temperature sensor for measurement continuously changing temperature readings. The temperature is measured according to the invention in that the passage frequency, which is variable with the temperature is measured as a measure of the temperature, with a spectrometer as a frequency meter serves.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Use of a dispersion filter known in optics as a "Christiansen filter" as a temperature sensor for measuring continuously changing temperature values.

2. Temperature measurement method using a temperature sensor according to claim 1, characterized in that the temperature variable Pass frequency is measured as a measure of the temperature.

3. Device for implementation of the method according to claim 2, characterized in that the frequency meter is a Spectrometer is. Publications considered: German Patent No. 470 20l .; Swiss Patent No. 302 953; British Patent No. 506 201; U.S. Patent Nos. 1693 369, 1777 353, 2,799,167; "The Physics book", Vol. XXI, pp. 39 to 45; G. K o r tü m: »Calorimetry, Photometry and Spectrometry«, 3rd edition 1955, p. 77.