DE1947791A1 - Farbpyrometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Farbpyrometer mit zwei Photoelementen zur Messung des färbtemperaturproportionalen Verhältnisses der Strahlungsdichten des Meßobjektes bei zwei verschiedenen Wellenlängen. Üblicherweise werden den Photoelementen Farbfilter (rot, grün) vorgeschaltet« Die Photospannungen der Photoelemente sind dann proportional der Strahldichte der beiden Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereichen. Das Verhältnis der beiden Spannungen wird bei bekannten Geräten in einer Kompensationsschaltung mit Meßpotentiometer gebildet. Die Stellung des Potentiometerabgriff es ist dabei ein Maß für die Färbtemperatur. Soll das Meßsignal weiter verarbeitet werden, so ist ein Folgepotentiometer notwendig. Diese Art der Meßwerterfassung und Weiterverarbeitung ist jedoch relativ aufwendig, wenn der Meßwert nicht registriert, sondern nur geregelt werden soll. Im übrigen gibt es Anwendungen für Farbpyrometer, bei denen die Einstellzeit des nach dem Kompensationsprinzip arbeitenden Registriergeräts nicht ausreicht.

Es besteht demgemäß die Aufgabe, ein Farbpyrometer zu schaffen, das möglichst einfach und ohne Verwendung mechanisch bewegter Teile aufgebaut ist. In Erweiterung der Aufgabenstellung ist vorzusehen, daß der Meßwert als eingeprägter Strom geliefert wird, der linear von der zu messenden Farbtemperatur abhängig ist.

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Als Lösung der Aufgabe wird ein Farbpyrometer.der eingangs -_; genannten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet,. . ist, daß die.Photoelemente in Reihe gegeneinander geschaltet sind und daß der Schließkreiswiderstand des mit Strahlung kürzerer Wellenlänge bestrahlten Photoelements ein Festwiderstand, der des mit Strahlung längerer Wellenlänge bestrahlten Photoelements ein veränderlicher Widerstand ist, dessen Widerstandswert bei der Spannungsdifferenz !lull der Farbtemperatur proportional ist. Eine Weiterbildung, der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der über den Schließkreiswiderständen abfallenden Spannungen dem Eingang eines eingeprägten Ausgangsstrom abgebenden Differenzverstärkers zugeführt ist, dessen Gegenkopplungsspannung den veränderlichen Widerstand zum üTullabgleich steuert.'

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1 und 2 Ausführungsbeispiele dargestellt und im folgenden beschrieben.

Figur 1: Hier ist das Farbpyrometer gemäß der Erfindung im Prinzip dargestellt. Die in Reihe gegeneinander geschalteten Photoelemente Ph 1 und Ph 2 sind von den vom Meßobjekt herrührenden Strahldichten Le λ 1 und Le λ 2 bestrahlt. Bei λ 1 und λ 2 handelt es sich um möglichst weit auseinanderliegende Wellenlängen bzw. Wellenlängenbereiche, wobei λ 1 die kürzere und λ 2 die längere Wellenlänge ist. Die von der Strahlung erzeugten Photoströme fließen über die Schließkreiswiderstände R 1 bzw. R 2 und erzeugen dort die Spannungsabfälle TJ λ 1 und ü λ 2. Bei Yerwendung gleichartiger Photoelemente Ph 1 und Ph 2 wird der veränderliche Widerstand R 2 am Anfang des Meßbereichs so eingestellt, daß ü λ 1 = UX 2 ist, die Spannungsdifferenz also gleich STuIl. Bei steigender Temperatur wird nach dem Plank'sehen Strahlungsgesetz

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die Spannung U λ 1 schneller zunehmen als die Spannung U λ 2. Diese Spannungsdifferenz kann durch Vergrößern des Widerstandes R 2 jeweils zu Null gemacht werden, dabei wird der Widerstandswert des veränderlichen Widerstandes R 2 ein Maß für die am -Meßobjekt- herrschende Färbtemperatur. . . ,

Figur 2: In einer ausgeführten Schaltung sind wieder die Photoelemente Ph 1 und Ph 2 zu erkennen, die gegeneinander geschaltet sind. Ihnen vorgeschaltet sind die optischen Filteranordnungen E λ 1 mit Durchlässigkeit im grünen Spektralbereich und F λ 2 mit Durchlässigkeit im roten Spektralbereich. Dem Photoelement Ph 1 ist der Schließkreiswiderstand R 1 zugeordnet. An Stelle des veränderlichen Widerstands R 2 tritt das Netzwerk NVi,. welches als veränderlichen Widerstand einen Feldeffekttransistor FET enthält. Die Differenz der an den Schließkreiswiderständen abfallenden Spannungen U λ 1 und U λ 2 ist einem Differenzverstärker V zugeführt, welcher einen eingeprägten Ausgangsstrom liefert. Die an dem vom Ausgangsstrom durchflossenen Gegenkopplungswiderstand R 6 abfallende Spannung Ust wird dem Netzwerk M zugeführt und steuert dort den FET derart, daß XJ λ 2 durch Vergröße- · rung des Schließkreiswiderstandes gleich U λ 1-wird. Der Ausgangsstrom des Verstärkers V ist dabei ein Haß für das Verhältnis der Spannungen U λ 1 zu U λ 2 und damit ein Maß für die Farbtemperatur. Die Widerstandsänderung des FET zwischen den Elektroden Drain und Source hat einen exponentiellen Verlauf. Durch die Spannungsteilerwiderstände R 4, R 5 und die Diode D wird der exponentielle Verlauf so verändert, daß die Widerstandsänderung linear von der Steuerspannung Ust abhängig ist. Der Widerstand R 3 dient zur Fest-

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setzung des Skalenanfangs und des Meßbereiches. Mit der gezeigten Schaltung können bei·entsprechender Wahl der spektralen Empfindlichkeitsverteilung der Photoelemente und der optischen Filter sowie bei entsprechender Auslegung des Widerstandsnetzwerkes ein Ausgangsstrom des Ver-Btärkers erzeugt werden, der. linear "von der zu messenden Farbtemperatur abhängt und dem Anzeigeinstrument A eine lineare Skalencharakteristik erlaubt bzw., wie gestrichelt angedeutet, an einem Widerstand eine färbtemperaturproportiona-Ie Spannung, die zu Regel- und Steuerzwecken verwendet werden kann, erzeugt.

Um eine Temperaturabhängigkeit der Meßanordnung zu vermeiden, ist der Verstärker V, der Feldeffekttransistor FET und die Diode D thermostatisiert. Die elektronischen Bauelemente können mit den Strahlungsempfängern zu einem kompakten Pyrometer zusammengebaut werden, das am Meßort eingesetzt wird und dessen Ausgangssignal über Zuleitungen zu dem entfernt aufgestellten Auswertegerät durch Störspannungen nicht beeinflußt wird.

4 Patentansprüche
2 Figuren

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Claims (4)

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   Patentansprüche

   j 1.)Farbpyrometer mit zwei Photοelementen zur Messung des färbtemperaturproportionalen Verhältnisses der Strahlungsdichten des Meßob^ekts bei zwei verschiedenen Wellenlängen, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoelemente (Ph 1, Ph 2) in Reihe gegeneinander geschaltet sind,

   und daß der Schließkreiswiderstand des mit Strahlung kürzerer Wellenlänge (λ 1) bestrahlten Photoelements (Ph 1) ein Festwiderstand (R 1), der des mit Strahlung längerer Wellenlänge ( λ 2) bestrahlten Photoelements (Ph 2) ein veränderlicher Widerstand (R 2) ist, dessen Widerstandswert bei der Spannungsdifferenz Full der Färbteraperatur proportional ist.
2. 2. Farbpyrometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz der über den Schließkreiswiderständen (R 1, R 2) abfallenden Spannungen (U λ 1, U λ 2) dem Eingang eines Differenzverstärkers (V) zugeführt ist, dessen Gegenkopplungsspannung (Ust) den veränderlichen Widerstand (R 2) zum Nullabgleich steuert.
3. 3. Farbpyrometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderliche Widerstand ein Feldeffekttransistor (FET) ist.
4. 4. Farbpyrometer nach Anspruch 3_f dadurch gekennzeichnet, daß der Feldeffekttransistor (FET) über ein Dioden-Widerstandsnetzwerk zur Linearisierung seiner exponentiellen Widerstandslinie gesteuert ist.

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