DE862061C - Anordnung zur Bestimmung der schwarzen und der Farbtemperatur von strahlenden Koerpern - Google Patents

Description

• Anordnung zur Bestimmung der schwarzen und der Farbtemperatur von strahlenden Körpern Die Erfindung ermöglicht eine gleichzeitige selbsttätige Bestimmung der schwarzen und der Farbtemperatur eines Körpers, wobei für beide Messungen im wesentlichen die gleichen Meßorgane verwendet werden. Die Farbtemperatur eines strahlenden Körpers ist dann bestimmt, wenn bei zwei verschiedenen Lichtwellenlängen das Intensitätsverhältnis bekannt ist. Die schwarze Temperatur wird nach dem Glühfadenpyrometerprinzip dadurch bestimmt, daß die Strahlung des Körpers bei einer Wellenlänge mit einem Vergleichsstrahler verglichen wird. Bei beiden Meßverfahren werden üblicherweise Kompensationsmethoden angewendet. Bei objektiven Messungen sorgt z. B. in bekannter Weise ein Wechsellichterzeuger dafür, daß abwechselnd die zu vergleichenden Lichtwellenlängen (Farbtemperaturmessung) bzw. das zu messende Licht und das Vergleichslicht (Schwarztemperaturmessung) auf eine steuernde Fotozelle fallen. Der verstärkte Fotozellenstrom steuert die beiden zu vergleichenden Lichtstrahlen, von denen einer oder beide über Lichtschwächungsmittel geführt werden, so daß auf der Fotozelle gleiche Lichtimpulse eintreffen. Der für diese Kompensation erforderliche Steuervorgang ist ein Maß für die Meßgröße. Nach der Erfindung läßt sich gleichzeitig in einem Gerät über das gleiche Objektiv die Farbtemperatur und die Schwarztemperatur eines Körpers messen. Hierzu wird das Licht des Strahlers bei einer ersten Wellen- länge mit deren Licht des Strahlers bei einer zweiten Wellenlänge und gleichzeitig das Licht der einen Wellenlänge mit dem Licht eines Vergleichsstrahlers, vorzugsweise über Verstärkereinrichtungen, verglichen.
• Die Meßanordnung wird besonders einfach, wenn zur Wechsellichterzeugung ein einziges Organ, vorzugsweise ein schwingendes System, verwendet wird und wenn der Intensitätsabgleich bei der Schwarztemperaturmessung durch die Steuerung der Helligkeit einer mit der Frequenz des Schwingers aufleuchtenden Lampe erfolgt.
• Eins Beispiel der erfindungsgemäßen Meßanordnung zeigt Fig. 1. Das Licht vom Strahler S wird hinter dem Objektiv 1 durch einen halbdurchlässigen Spiegel 2 geteilt.
• Ein Teil des Lichtes gelangt über den Spiegel 3 auf den Wechsellichterzeuger. Dieser besteht aus emem schwingenden Spiegel 4, der vorzugsweise magnetisch angetrieben wird und das vom Spiegel 3 auffallende Licht wechselweise in der einen Halbperiode durch das Farbfilter F1 und in der anderen Halbperiode durch das Farbfilter F2 über die Sammeloptik auf die Fotozelle 7 wirft. Das durch Filter F1 einfallende Licht durchläuft ein Lichtschwächungsmittel, dessen Lichtdurchlässigkeit von der Mitte zum äußeren Rande der Fläche F1 abnimmt.
• Bei schwingendem Spiegel 4 treffen nun auf der Fotozelle abwechselnde Lichtimpulse ein. Während die Intensität des durch den Lichtweg über F2 verursachten Impulses von der Amplitude des Spiegels unabhängig ist, solange der Lichtstrahl überhaupt durch-- die Fläche F2 trifft, nimmt die Intensität des durch den Strahl über F1 verursachten Impulses mit der Amplitude des Spiegels ab, weil dieser Strahl über das Lichtschwächungsmittel 5 geführt wird. Die Höhe zweier aufeinanderfolgender Impulse wird durch einen phasenempfindlichen Verstärker 12 verglichen und die Amplitude des Spiegels unmittelbar so eingeregelt, daß die mittleren Impulshöhen einander gleich sind. Die Regelung benutzt die lichtelektrische Rückkopplung über Schwinger und Fotozelle und bewirkt dadurch eine statische Regelung des Schwingers. Der Ausgangsstrom des Verstärkers ist dann unmittelbar ein Maß für den gesuchten Meßwert, d. h. für die Farbtemperatur.
• Der andere Teil des Lichtes wird unter einem anderen Winkel über den halbdurchlässigen Spiegel 2 auf den Spiegel 4 geworfen und trifft in der ersten Halbperiode, in der der über den Spiegel 3 gehende Lichtstrahl durch das Filter F1 fällt, über die Optik 82 9 auf den oberen Teil der ~Blende B. In der anderen Halbperiode dagegen trifft dieses Licht durch den Spalt der Blende B und die Sammeloptik It auf die Fotozelle 10.
• In der ersten Halbperiode - des schwingenden Spiegels 4, in der das Licht vom Strahler auf die Blende B fällt, wird die Vergleichslampe X eingeschaltet, die mit der Frequenz des Schwingers synchronisiert ist.
• Auf der Fotozelle 10 treffen nun abwechselnd Lichtimpulse vom Strahler S und von der Vergleichslampe X ein. Durch den über den Verstärker 13 verstärkten Fotozellenstrom wird die Helligkeit der von-der Lampe abgegebenen Lichtimpulse so geregelt, daß - sie die gleiche Intensität wie die vom Strahler S über die Öffnung der Blende B einfallenden Lichtimpulse haben. Der Lampenstrom ist dann ein Maß für die schwarze Temperatur des Strahlers S. Im oberen Teil der Fig. 1 ist eine Visiereinrichtung dargestellt, mit der die Stelle des Körpers S, an der die Temperatur bestimmt werden soll, anvisiert wird. Über einen halbdurchlässigen Spiegel I7 und einen Spiegel x8 kann über die Optik 19, 20 der Strahler S anvisiert werden. Statt des halbdurchlässigen Spiegels 17 kann auch ein normaler Spiegel verwendet werden, der, nachdem der Körper S anvisiert wurde und das Gerät durch entsprechende Halterungen eingestellt ist, während der Messung aus dem Strahlengang herausgeklappt wird.
• Ein weiteres Anwendungsbeispiel der erfindungsgemäßen Meßanordnung zeigt Fig. 2. Die Farbtemperaturmessung erfolgt, wie zu Fig. 1 beschrieben.
• Im Strahlengang der Farbtemperaturmeßeinrichtung liegt der halbdurchlässige - Spiegel 15, der in der zweiten Halbperiode des schwingenden Spiegels 4 in der das Licht durch das Farbfilter F2 trifft, einen Teil des Lichts auf den Spiegel r6 und über die Sammeloptik II auf die Fotozelle 10 wirft. In der ersten Halbperiode des Spiegels 4, in der das Licht durch das Filter F1 fällt, leuchtet wieder die Lampe X auf, deren Helligkeit wie zu Fig. 1 beschrieben vom Verstärker 13 gesteuert wird.
• Bei entsprechend vergrößertem elektrischem Aufwand ist gemäß der Erfindung auch eine Meßanordnung möglich, die mit nur einer Fotozelle und einem zweckmäßig aufgebauten Verstärker arbeitet. Hierzu kann z. B. eine Anordnung gemäß Fig. 3 verwendet - werden. Der Farbtemperaturmeßteil arbeitet ähnlich dem der Fig. 2. In den Farbfiltern sind die Flächen F3 und F5 durch Blenden oder Schwarzfärbungen abgedeckt. Wenn der über die Fläche ... . b wandernde Lichtstrahl durch die Blende F3 abgedeckt wird, leuchtet die Lampe X in einem kurzen Impuls auf.
• Auf der Fotozelle treffen die in Fig. 4 dargestellten Lichtimpulse ein. In einer Schwingperiode des Spiegels entstehen z. B. die Impulse F1 und F2 von den zwei Wellenlängen des Strahlers für die Farbtemperaturmessung und die Impulse X vom Lampenlicht und F4 vom Strahler für die Schwarztemperaturmessung. Ein selektiver Impulsverstärker vergleicht jetzt die Impulse F1 und F2 und regelt diese durch Andern der Schwingamplitude des Spiegels auf gleiche Impulshöhe ein. Außerdem vergleicht er die ImpulseX und F, und regelt die Lampenhelligkeft so, daß auch diese Impulshöhen einander gleich werden.
• Auch bei den anderen Ausführungsmöglichkeiten mit zwei Fotozellen ist die Verstärkungseinrichtung wesentlich zu vereinfachen, wenn für die Verstärkung beider Impulsfolgen (für Schwarz- und Farbtemperatu,r) Geräte mit gemeinsamem Netzteil für die Stromversorgung vorgesehen werden.
• Ein besonders einfaches optisches Hilfsmittel, um die zwei Lichtwege der zu vergleichenden Lichtstrahlen auf der Fotozelle zu vereinigen, stellt ein quer zum Lichtweg total reflektierender Glasklotz dar. Dieser ist z. B. in Fig. 2 mit 6 bezeichnet. Die Lichtstrahlen werden durch die gegeneinander geneigten, total reflektierenden Flächen fi, f weitgehend unabhängig davon, an welcher Stelle sie an der Stirnfläche f3 des Glasklotzes auftreffen, auf der Fotozelle vereinigt.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Anordnung zur Messung der schwarzen und der Farbtemperatur eines Strahlers nach dem Wechsellichtverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung beider Temperaturen in einem Meßgerät mit nur einem Objektiv gleichzeitig dadurch erfolgt, daß das Licht des Strahlers bei einer ersten Wellenlänge mit dem Licht des Strahlers bei einer zweiten Wellenlänge und gleichzeitig das Licht der einen Wellenlänge mit dem Licht eines Vergleichsstrahlers vorzugsweise über Verstärkungseinrichtungen verglichen wird.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Messungen nur ein Wechsellichterzeuger verwendet wird.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Strahlergang hinter dem Objektiv ein Teil des Lichtes durch einen halbdurchlässigen Spiegel entnommen und dem Wechsellichterzeuger unter einem solchen Winkel zugeführt wird, daß dieser Lichtteil getrennt von dem Licht, das zur Farbtemperaturmessung dient, dem Schwarztemperaturmeßteil zugeführt wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus dem Strahlengang der Farbtemperaturmeßeinrichtung hinter dem Wechsellichterzeuger das Licht der einen Wellenlänge durch einen halbdurchlässigen Spiegel herausspiegelt und der Schwarztemperaturmeßeinrichtung zuführt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wechsellichterzeugung vorzugsweise ein schwingendes System verwendet wird und der Intensitätsabgleich bei der Schwarztemperaturmessung durch die Steuerung der Helligkeit einer mit der Frequenz des Schwingers aufleuchtenden Lampe erfolgt.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Messungen nur eine Fotozelle vorhanden ist, wobei das vom schwingenden System ausgesandte Licht, z. B. durch geeignete Ausgestaltung der Lichtfilter, in verschieden lange Impulse verschiedener Lichtwellenlängen unterteilt wird, und daß der Abgleich für die Farbtemperatur durch Amplitudenänderung des Schwingers, der Abgleich für die schwarze Temperatur. durch Helligkeitsänderung der Vergleichslampe unter Verwendung eines selektiven Impulsverstärkers erfolgt.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigung der Lichtstrahlbündel auf der Fotozelle insbesondere durch einen quer zum Lichtstrahl total reflektierenden Glasklotz, der vorzugsweise keilförmige Gestalt hat, erfolgt.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1 his 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anvisieren des zu messenden Körpers eine Visiereinrichtung vorhanden ist, die ständig oder nur beim Anvisieren hinter dem Objektiv in den Lichtweg eingeschaltet ist.
9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Anzeige der beiden Temperaturen Verstärkungseinrichtungen mit gemeinsamem Netzteil vorhanden sind.