DE3603464C2

DE3603464C2 -

Info

Publication number: DE3603464C2
Application number: DE3603464A
Authority: DE
Inventors: Franz Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Ddr 3090 Magdeburg Dd Engel; Bernd Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Ddr 3014 Magdeburg Dd Hebmueller; Joerg Dipl.-Phys. Ddr 3023 Magdeburg Dd Guenther; Eckbert Dipl.-Ing. Ddr 3031 Magdeburg Dd Kenzler; Norbert Dipl.-Ing. Ddr 3014 Magdeburg Dd Rose
Original assignee: VEB MESSGERAETEWERK "ERICH WEINERT" MAGDEBURG BETRIEB DES KOMBINATES VEB EAW BERLIN-TREPTOW "FRIEDRICH EBERT" DDR 3011 MAGDEBURG DD
Current assignee: VEB MESSGERAETEWERK "ERICH WEINERT" MAGDEBURG BETRIEB DES KOMBINATES VEB EAW BERLIN-TREPTOW "FRIEDRICH EBERT" DDR 3011 MAGDEBURG DD
Priority date: 1985-04-03
Filing date: 1986-02-05
Publication date: 1989-01-12
Also published as: GB2173297A; DE3603464A1; GB2173297B; GB8606608D0

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Gleichlichtpyrometer zur berüh rungsfreien Temperaturmessung an Meßobjekten, die eine exakte Visierung erfordern, z. B. kleine oder entfernte Gegenstände, und an denen Tages- oder Kunstlicht reflektiert werden kann.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Wechsellichtpyrometer bekannt, DE-AS 14 73 259 (1964), die einen beweglichen Schwingspiegel in den Strahlengang ein gebaut haben. Über diesen Schwingspiegel wird sowohl die Vi sierung vorgenommen als auch die Modulierung der Meßstrahlung. Zusätzliche Filter können in den Strahlengang zur Selektierung der Meßstrahlung eingesetzt werden. Diese Einrichtung ist technisch aufwendig und deshalb nicht kostengünstig. Darüber hinaus weist sie bewegliche mechanische Teile auf, was die Zu verlässigkeit vermindert.

Gleichlichtpyrometer dagegen haben diese Nachteile nicht. Als technische Lösungen sind solche bekannt, die einen teildurch lässigen Spiegel (Siemens Strahlungspyrometer Ardofot, Siemens MP 11/1977) zum Zwecke des Einbaus einer Visiereinrichtung ver wenden. Solche Lösung hat den Nachteil, daß ein Teil der Meß strahlung für die Visierung benutzt werden muß und somit für die Messung verloren geht. Der Verkleinerung des reflektierten Anteils sind Grenzen durch den notwendigen Kontrast im Gesichts feld und die erforderliche Unterdrückung der Reflexbilder durch die Spiegelrückfläche gesetzt.

Ein selektives Verhalten muß durch zusätzliche Filter erreicht werden.

Darüber hinaus sind Gleichlichtpyrometer bekannt (DD 61 360), die eine durchbohrte reflektierende Scheibe als Gesichtsfeld blende im Strahlengang benutzten. Diese Einrichtung hat gegen über dem teildurchlässigen Spiegel den Vorteil, daß keine Meßstrahlung für die Visierung verlorengeht. Dafür ist aber das Meßfeld nur als schwarzer Fleck sichtbar und seine Struktur im Gesichtsfeld nicht erkennbar. Die Selektierung muß ebenfalls über zusätzliche Filter erfolgen.

Aus der CH-PS 5 53 973 ist es bekannt, im Strahlengang eines Pyrometers einen Quarzspiegel anzuordnen. Dabei wird die natürliche Eigenschaft von Quarz ausgenutzt, Strahlung im Wellenlängenbereich 8 bis 10 µm zu reflektieren, Strahlung einer Wellenlänge kleiner als 4,5 µm durchzulassen und Strahlung einer Wellenlänge größer als 10 µm zu absorbieren, wobei ein Teil der Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner als 7,5 µm ebenfalls reflektiert wird. Durch nachfolgende Anordnung eines Hochpaßfilters wird eine Abstimmung auf einen auszuwertenden Wellenlängenbereich 8 bis 10 µm erreicht. Nachteilig ist dabei, daß eine Selektion der Meßobjektstrahlung auf andere Wellen längenbereiche nicht möglich ist, da die natürliche Eigenschaft von Quarz zur Reflexion und Transmission bestimmter Wellen längenbereiche selbst nicht veränderbar ist. Ein weiterer Nach teil ist die Einschränkung der Anwendung einer derartigen An ordnung auf Pyrometeranordnungen, bei denen der Strahlungsempfänger in Reflexionsrichtung des Quarzspiegels angeordnet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, mittels eines optischen Bauelements sowohl die gewünschte Selektivität als auch eine optimale Strahlenteilung für den Meß- und Visierstrahleneingang eines Gleichlichtpyrometers zu erreichen.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, die Ausrichtung des Pyrometers während der Messung zu ermöglichen, ohne daß die Meßstrahlung im auszuwertenden infraroten Spektralbereich un nötig geschwächt wird und Reflexbilder im Gesichtsfeld des Pyro meters entstehen, den Einfluß der am Meßobjekt reflektierten Lampen- oder Sonnenstrahlung zu reduzieren und zu gewähr leisten, daß das Meßobjekt über das gesamte Gesichtsfeld sichtbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Spiegel ein selektiv wirkender Spiegel ist, welcher die durch die Sammeloptik gebündelte Wärmestrahlung derart spektral teilt, daß die Meßstrahlung im auszuwertenden Spektralbereich auf den Strahlungsempfänger reflektiert oder durchgelassen wird und mindestens ein Teil der sichtbaren Strahlung auf die Visiereinrichtung durchgelassen oder reflek tiert wird und daß der selektiv wirkende Spiegel aus einem Träger be steht, auf welchem eine oder mehrere optische Schichten ein seitig oder zweiseitig aufgebracht sind.

Die vom selektiv wirkenden Spiegel spektral geteilte sicht bare Strahlung wird auf eine Visiereinrichtung geleitet. Über ein Okular als Bestandteil der Visiereinrichtung kann das Meß objekt betrachtet und zur Meßobjektmarkierung ausgerichtet werden. Da die kurzwellige Strahlung nicht zur Messung benutzt wird, vermindert sich der Einfluß des Lampen- oder Sonnen lichtes (im Meßraum) auf die Temperaturmessung.

Die vom selektiv wirkenden Spiegel mit hoher Transparenz spek tral geteilte Meßstrahlung im auszuwertenden infraroten Spek tralbereich gelangt entweder direkt auf den Strahlungsempfänger oder wird vorher auf einer Gesichtsfeldblende abgebildet. Der selektiv wirkende Spiegel ist schräg im Strahlengang des Pyrometers angeordnet, wobei auf dessen Vorderfläche bzw. auf Vorder- und Rückfläche eine oder mehrere optische Schichten aufgebracht sind.

Als selektiver Spiegel kann auch ein Infrarotinterferenzfilter verwendet werden.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei spiels näher erläutert werden. Dabei zeigt

Fig. 1 ein Gleichlichtpyrometer mit selektiv wirkendem Spiegel, wobei ein Teil der sichtbaren Strahlung reflektiert wird,

Fig. 2 ein Gleichlichtpyrometer nach Fig. 1, wobei als Visiereinrichtung ein Pilotlicht einge setzt ist,

Fig. 3 ein Gleichlichtpyrometer mit selektiv wirken dem Spiegel, wobei ein Teil der sichtbaren Strahlung durchgelassen wird und

Fig. 4 den spektralen Reflexions- bzw. Transmissions verlauf für ein Gleichlichtpyrometer nach Fig. 1.

In Fig. 1 wird die vom Meßobjekt 1 ausgesendete Wärmestrahlung von einer Sammeloptik 2 gebündelt und auf einen schräg zum Strahlengang angeordneten selektiv wirkenden Spiegel 3 gelei tet. Die zur Temperaturmessung auszuwertende Meßstrahlung wird vom selektiv wirkenden Spiegel 3 durchgelassen und auf einer Gesichtsfeldblende 4 mit nachfolgendem Strahlungsem pfänger 5 abgebildet. Der Strahlungsempfänger 5 ist mit einer Informationsverarbeitungseinheit 6, einschließlich einem Temperaturanzeiger 7, verbunden. Der vom selektiv wirkenden Spiegel 3 reflektierte sichtbare Strahlungsanteil gelangt auf eine Visiereinrichtung, bestehen aus einer Feldlinse 8, einem Umlenkspiegel 9, einer Umkehrlinse 10, einem Filter 11, einer Feldblende 12, einer Strichplatte 13 und einem Okular 14. Dieser sichtbare Strahlungsanteil dient der Abbildung des Meß objektes 1 und seiner Umgebung in der Visiereinrichtung, wobei das Filter 11 durch Reduzierung der Helligkeit glühender Meß objekte deren Anvisierung erleichtert und durch einen Kreis auf der Strichplatte 13 dem Beobachter die Meßfleckgröße an gibt.

Als Träger 15 für den selektiven Spiegel 3 dient z. B. eine Glasplatte. Auf den Träger 15 ist ein Wechselschicht system 16, bestehend aus SiO₂ und TiO₂, in der Kombina tion H/2 (LHLHLHLHL) H/2 aufgebracht, wobei H eine Schicht mit hohem Brechungsindex und L eine Schicht mit niedrigem Brechungsindex ist.

In Fig. 2 ist anstelle der Visiereinrichtung nach Fig. 1 ein Pilotlicht eingesetzt. Die Pilotlichtstrahlung wird von einem Hohlspiegel 17 auf einen Kondensator 20 reflektiert, dem ein Wärmeschutzfilter 19 angeordnet ist. Die das Wärme schutzfilter 19 passierende Pilotlichtstrahlung gelangt über eine Gesichtsfeldblende 21 auf den Umlenkspiegel 9 und die Feldlinse 8 und wird vom selektiv wirkenden Spiegel 3 in Richtung des Meßobjektes 1 reflektiert.

Dabei verhindert der selektiv wirkende Spiegel 3, daß für den Strahlungsempfänger 5 empfindliche Pilotlichtstrahlung auf diesen gelangt. Mit der Anordnung eines Pilotlichtes in einem erfindungsgemäßen Gleichlichtpyrometer ist es möglich, dunkle, nicht glühende Meßobjekte 1 anzuleuchten und damit anzuvisie ren.

In Fig. 3 ist in Transmissionsrichtung hinter dem selektiv wirkenden Spiegel 3 die Visiereinrichtung, bestehend aus Um kehrlinse 10, Filter 11, Feldblende 12, Strichplatte 13 und Okular 14, angeordnet.

In diesem Fall ist der selektiv wirkende Spiegel 3 so ausge bildet, daß die auszuwertende Meßstrahlung auf die Gesichts feldblende 4 und den Strahlungsempfänger 5 reflektiert wird und der sichtbare Strahlungsanteil durch den selektiv wirken den Spiegel 3 hindurchtritt. Dabei bildet die Sammeloptik 2 das Meßobjekt 1 durch den selektiv wirkenden Spiegel 3 hin durch in die Visiereinrichtung ab.

Der in Fig. 4 dargestellte spektrale Transmissions- bzw. Re flexionsverlauf entsteht durch Anwendung eines Wechselschicht systems 16 wie unter Fig. 1 angegeben. Aus dem Kurvenverlauf ist zu erkennen, daß die auszuwertende infrarote Meßstrahlung vom selektiv wirkenden Spiegel 3 durchgelassen und ein Teil der ankommenden sichtbaren Strahlung reflektiert wird. Der vom selektiv wirkenden Spiegel 3 durchgelassene Anteil mit einer Wellenzahl <20 000 cm^-1 wird vom Strahlungsempfänger 5 nicht mehr erfaßt, da er für diese Wellenzahl nicht empfindlich ist.

Aufstellung über die verwendeten Bezugszeichen 1 Meßobjekt
2 Sammeloptik
3 selektiv wirkender Spiegel
4 Gesichtsfeldblende
5 Strahlungsempfänger
6 Informationsverarbeitungseinheit
7 Temperaturanzeiger
8 Feldlinse
9 Umlenkspiegel
10 Umkehrlinse
11 Filter
12 Feldblende
13 Strichplatte
14 Okular
15 Träger
16 Wechselschichtsystem
17 Hohlspiegel
18 Pilotlicht
19 Wärmeschutzfilter
20 Kondensor
21 Gesichtsfeldblende

Claims

1. Gleichlichtpyrometer, bestehend aus einer Sammeloptik, einem Strahlungsempfänger, welcher mit einer Informations verarbeitungseinheit mit oder ohne Temperaturanzeige ver bunden ist, einer Visiereinrichtung und einem Spiegel zwischen Sammeloptik und Strahlungsempfänger, gekennzeichnet dadurch,
daß der Spiegel ein selektiv wirkender Spiegel ist, welcher die durch die Sammeloptik gebündelte Wärmestrahlung derart spektral teilt, daß die Meßstrahlung im auszuwertenden Spektralbereich auf den Strahlungsempfänger reflektiert oder durchgelassen wird und mindestens ein Teil der sichtbaren Strahlung auf die Visiereinrichtung durchgelassen oder reflek tiert wird und daß der selektiv wirkende Spiegel aus einem Träger be steht, auf welchem eine oder mehrere optische Schichten ein seitig oder zweiseitig aufgebracht sind.

2. Gleichlichtpyrometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß für den selektiv wirkenden Spiegel ein Infrarotinter ferenzfilter eingesetzt ist.

3. Gleichlichtpyrometer nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen selektiv wirkendem Spiegel und Strahlungs empfänger eine Gesichtsfeldblende angeordnet ist.

4. Gleichtlichtpyrometer nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Träger für den selektiv wirkenden Spiegel mit einem Wechselschichtsystem, bestehend aus SiO₂ und TiO₂ in der Schichtkombination H/2 (LHLHLHLHL) H/2, beschichtet ist.

5. Gleichlichtpyrometer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekenn zeichnet dadurch, daß sich die Reflexionsrichtung zum selektiv wirkenden Spiegel die Visiereinrichtung, bestehend aus einer Feldlinse, einem Umlenkspiegel, einer Umkehrlinse, einem Filter, einer Feldblende, einer Strichplatte und einem Okular, nacheinander und in dieser Reihenfolge im Strahlen gang angeordnet, und in Transmissionsrichtung zum selektiv wirkenden Spiegel der Strahlungsempfänger befindet.

6. Gleichlichtpyrometer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, ge kennzeichnet dadurch, daß sich in Transmissionsrichtung zum selektiv wirkenden Spiegel die Visiereinrichtung, bestehend aus einer Umkehrlinse, einem Filter, einer Feldblende, einer Strichplatte und einem Okular, nacheinander und in dieser Reihenfolge im Strahlengang angeordnet, und in Reflexions richtung zum selektiv wirkenden Spiegel der Strahlungs empfänger befindet.

7. Gleichlichtpyrometer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekenn zeichnet dadurch, daß in Reflexionsrichtung zum selektiv wirkenden Spiegel nacheinander im Strahlengang eine Feld linse, ein Umlenkspiegel, eine Gesichtsfeldblende, ein Wärmeschutzfilter, ein Kondensor, eine Lampe und ein Hohl spiegel angeordnet sind, so daß das Meßfeld auf dem Meß objekt visuell sichtbar ist.